2021科技大事回顧:奇特的一年

作者 : Brian Dipert,EDN專欄作者

2021年是COVID-19疫情持續蔓延並衝擊整個產業和人們日常生活的一年,而由上到下縱橫元宇宙、雲端、晶片架構到半導體的科技領域,在2021年帶我們見證了哪些重大的技術成就與突破?

自從我上次撰寫年終回顧至今已經好多年了,所以如果在本文接下來提到的一些觀察超出了過去1月至12月的這一年,甚至回到了2020年,希望讀者們能理解並容許我的恣意揮灑。

在寫這篇文章時,我本來打算集思廣益列出對於技術產業的前五大(top-five)觀察。但後來卻排不出一個讓自己滿意的優先順序;因此,接下來的順序幾乎只能反映從我的腦袋中最初湧現的主題。而且,‘top-five’顯然還不夠,真正動筆後又想到了幾個,然後跟太太提起這次的主題時,她又想出了更多。所以…

COVID-19的持續供需效應

2020年是我們所有人「就地避難」(sheltered in place)以及存錢的一年,我們將採購限制在親自準備(以及外送)的食物、衛生紙儲備以及家庭辦公設備等。2021年則是謹慎地開始重新融入世界的一年……並以豐富的物資消費來彌補前一年的儉約生活。例如,任何嘗試購買年終假期禮物(給自己和/或他人)的人們一定都很清楚在這種一波反彈後的結果。

一方面,人們對於越來越多的半導體產品需求不斷增加;另一方面,複雜全球供應鏈——從半導體晶圓廠一直到零售商貨架上的成品系統,正受到人力短缺和其他限制因素的破壞,再加上全球持續封城與隔離等限制措施以防堵COVID-19疫情擴散。例如,在我撰寫本文時,德國正認真考慮效仿奧地利恢復全面封鎖,而位居半導體供應鏈關鍵地位的各個亞洲國家也在努力對抗感染擴散以及病床「告急」的窘境。考慮到大量的新市場需求,特別是來自加密貨幣「礦工」(例如顯卡)的需求,可以說成為產品規劃師是目前最被看好的職缺。

微影技術微縮暫緩?

從歷史上看,如果微影技術(lithography)在過去一年多保持穩定進展,至少在某定程度上必須加強半導體晶圓製造供應鏈,因為它很可能在每片晶圓中擠進更多的電晶體數量(因此這些由電晶體建構的晶片,也在某種程度上抵消了不斷增加的晶片設計複雜度)。但是,儘管台積電(TSMC)的5奈米製程——尤其是目前獲蘋果(Apple)和華為(Huawei)使用的製程——是一項令人印象深刻的成就,並且也已經穩定量產一年多了,而其後繼的4nm技術目前仍只是「即將推出」。因此,Apple最新SoC的晶片尺寸非常大。三星(Samsung)相當於5nm的製程最近才導入量產階段。英特爾(Intel)則是到了現在才實質地過渡至其最新一代Alder Lake CPU的10nm製程(但Intel聲稱相當於台積電的7nm)。

政府(和客戶)認真看待半導體投資

如果你無法在指定時間從特定晶圓廠中擠出更多的電晶體(以及其聚合組裝成的晶片),而仍然需要提高堆積的半導體產能,唯一的選擇就是打造更多的晶圓廠…以及組裝設備…然後進行測試…以及倉儲…和…等等。在科技產業工作逾35年、當記者報導產業近25年來,我觀察到無數的產業興盛與蕭條週期,尤其是DRAM、快閃記憶體(Flash)以及其他商品等。因此,我瞭解半導體製造商和代工廠對於花費數十億美元投資於土地、在土地上建廠及其裝機設備等投資卻步,其結果是不可避免地在一年或幾年內出現供過於求的窘境。而他們的客戶卻在先前的有限週期中一直不斷地下訂單,因為他們的競爭對手也相應地建造了新的廠房設施。

話雖如此,我當然也同情無法滿足終端客戶需求的系統公司,因為他們無法採購到有史以來價格最低且數量充足的元件(例如顯示驅動器IC),即使是在水貨市場(前提是水貨而非仿冒品)。就在前幾天,我讀到了有關智慧型手機和新車供應蒸發以及隨之而來的二手車價格上漲的報導。現在,據報導,特斯拉(Tesla)甚至向客戶出貨尚未安裝USB埠的車子!而這也解釋了福特(Ford)最近與GlobalFoundries的合作夥伴關係,同時也說明了美國德州為三星(Samsung)和德州儀器(TI)在當地建造新廠提供的減稅優惠;日本政府和台積電(TSMC)也是如此;還有美國政府,現在也在「發聲」,打算進行類似的投資(只是迄今尚未採取任何行動)。

晶片架構至關重要

隨著能夠經濟高效地擠進一塊晶片上的電晶體數量不斷減少,用這些電晶體所能建構的成果變得越來越重要。兩年前,我曾經讚揚AMD在扮演其較大競爭對手——英特爾(Intel)的配角多年後,終於憑藉革命性的Zen架構扭轉了局面。自從我寫下這些話以來,種種發生的事情證明了這個預言。目前,據我所知,AMD正在銷售其代工合作夥伴可以生產的所有產品,尤其是在其選擇的高利潤市場,而讓英特爾服務於大量但單位利潤較低的細分市場。

AMD的部份成功歸功於該公司的「小晶片」(chiplet)封裝創新,這使其能夠在統一的封裝基板上經濟高效地將多個晶片拼接在一起,以實現特定的匯聚核心數、快取數量以及(在某些情況下)嵌入式繪圖功能,而不是將所有東西都擠壓到一塊更大、產量更低的晶片上。但是Zen微架構具備高性能和低功耗的基本組合也受到了業界的讚譽,如今並已進展到第三代架構。

英特爾最近則以其Alder Lake加以因應,這是其第12代酷睿(Core)微處理器產品的微架構,這些產品本身在架構上具有創新性。它們象徵著第一個在同一個晶片上混合高速和高效CPU核心的大容量(儘管不是第一個完全的) x86,提供了功率與性能的潛力,但也需要合作夥伴微軟(Microsoft)投入大量的開發工作才能釋放於軟體中。儘管如此,儘管Alder Lake使英特爾至少暫時在遊戲等所有重要的細分市場重新奪回了原始性能的桂冠,但在此過程中,它消耗的功率明顯高於AMD。當然,在PC以外的細分市場中還存在許多其他架構性能更高或較低的例子。

硬體模擬+原生進化=CPU獨立性

正如過去一年多我在一篇關於Apple的報導中詳細描述的,該公司從Intel x86 CPU遷移到自家基於Arm的SoC計劃不僅僅包括硬體;軟體方面同樣或甚至更重要。Apple對此採用多管齊下的方法,但諷刺的是,它呼應了之前曾經從PowerPC成功過渡至Intel x86 CPU所執行的計劃:

  • 在其作業系統中內建名為Rosetta (在本例中為v2)的模擬層,可繼續使用x86編譯的應用程式,但其性能和能效低於本機替代方案
  • 來自其自家內部開發團隊的「通用」應用即時可用,並可執行於x86和Arm本地(但一如既往地,通用支援將無可避免地被淘汰,最終僅支援Arm的程式碼)
  • 發展支持以及鼓勵其第三方應用的合作夥伴追隨其腳步。

我以一位外部觀察者的立場來看,Apple的轉移策略至今非常成功。雖然我本身就是主要的Mac用戶,但還沒有購買到基於Arm的Apple系統。然而,我的確有一個Windows的同類系統,證實了該Apple策略的廣泛有效性。正如我上個月提到的,我今年稍早買了基於Arm的Microsoft Surface Pro X,現在還正用它來寫作編輯。其硬體潛力十分強大,但如同往常一樣,任何軟體缺陷都會限制其整體體驗。Windows 10的x86編譯程式碼體模擬支援,在很大程度上受限於越來越少見的Win32應用程式。然而,幾個月前,我將電腦升級到Windows 11之後,現在已經能夠安裝並穩定運行幾乎所有的64位元Windows應用程式。

串流媒體服務擴增,傳統消費蒸發

我一直覺得,如果你真的想在一場體育賽事中好好地觀察運動員的動作,尤其是比賽場地太大,讓你即使從絕佳位置也很難看到全貌(例如長距離賽跑、汽車或自行車賽),那麼你最好待在家裡看電視比較清楚。基本上,我從來不想跑去看科羅拉多洛磯隊(Colorado Rockies)的棒球比賽(或是對Colorado Rockies贏球會特別有信心,但那是另一回事);相反地,我去現場看球賽主要是為了熱狗、冰啤酒以及粉絲們的熱情氣氛。

可悲的是,我開始對電影院、音樂會等場館有了相同的感覺。例如,長期的忠實讀者們可能都知道,我一向很喜歡觀看和聆聽現場音樂表演。但過去一年多以來,我只能觀看一些視訊影片,而在此過程中還發現了許多新的藝術家和樂團。2021年,隨著紅岩露天劇場(Red Rocks Amphitheater)等場館重新開放,我又重新成為了現場觀眾,聽了幾場音樂會,一開始真的很興奮,但很快地那種感覺就消失了。例如,這是Dead and Company於10月22日演出時,我從Fiddler’s Green Amphitheatre草坪區捕捉到的「視角」:

再來看看以下的視訊影片,這是在家觀看直播的人們所享受的第一段和第二段開場體驗。不出所料,許多樂團已經注意到在COVID期間培養出更多線上觀眾了,他們也緊捉住這一商機,提供按次付費(pay-per-view)的直播串流給那些買不到票或不願前往會場的人:

還有,難道是我老了嗎?但是眾多的人群(包括很多比我更高的觀眾)、各種刺鼻的食物味道以及現場音樂體驗的各種缺點都一一浮現了。電影院也是如此,充斥著嘈雜的聲響、「健談」的鄰座聊天聲音以及價格高得離譜的爆米花等等。如今,我們也已經在家中配添購了健身設備,幾乎沒有動力再回到健身房了。畢竟,如果我真的想要「社群」體驗,也可以透過Peloton應用程式和「社群」一起上健身課程。順道一提,我確實感覺到自己有點反社會傾向了;或許那些更外向的人會覺得面對面的價值才更有意思。

免費提升音樂內容品質

隨著串流傳輸的娛樂內容日益增加,一個明顯的優勢是內容的品質也有所提升,這要歸功於競爭差異化的壓力,而且供應商通常不會將額外的成本加諸在消費者身上。以音樂為例,亞馬遜(Amazon)、Apple、Spotify和許多其他供應商基本上都利用來自相同藝術家和標籤的完全相同內容,在相同的訂閱服務基礎上提供細微的變化。為了讓自家服務與眾不同,Apple在今年稍早將其音樂資料庫升級為高解析和(在某些情況下)環繞聲,而無需額外費用。Amazon迅速跟進。傳統上口袋較深的音樂愛好者都會選擇的Tidal,現在甚至提供免費服務。

雲端遊戲更加可靠

增強「雲端」伺服器及其上執行的服務,以及連接其與消費者的「管道」,不僅提高了線上互動遊戲的可行性,而且從根本上增加了更多的雲端遊戲,以作為傳統遊戲機、電腦安裝和進行遊戲內容的替代方案。不想花錢購買或面對維護和升級先進PC或遊戲機的麻煩嗎?想在您的智慧型手機或其他資源受限的網路端點上執行先進遊戲嗎?可以考慮Google Stadia雲端串流遊戲,我曾經在2020年中詳細介紹過這項服務。在上述的情況下,Stadia雲端串流遊戲會是一個吸引人的選擇,但當然不是唯一選擇,例如還有NVIDIA GeForce Now (諷刺的是,現在幾乎是您在GeForce RTX 3080上體驗遊戲的唯一選擇)、Steam Link、微軟的Cloud Gaming……甚至Amazon也加入了這一遊戲(戰場)。

新進業者挑戰寬頻市場壟斷

說到寬頻通道,有著美好回憶的一般讀者們應該知道我長期以來對Comcast在我家社區的壟斷感到不滿。這種長久渴望寬頻上網市場出現有意義的競爭,不僅發生在我居住的地方,而且也出現在其他地方。其原因可能包括增加公平存取不同內容類型和來源的可能性,即鼓勵「網路中立性」(network neutrality)——這也是我最近深入研究Starlink蓬勃發展的衛星網際網路服務之主要動機。此外,電信營運商方面也值得討論,例如離我不遠的新興DISH Networks,他們計劃透過5G無線蜂巢式數據鏈路提供寬頻服務。雖然這一領域的每一方可能都渴望能夠獨佔各自的細分市場,但當這些市場重疊時,將會改寫整個遊戲規則。

無線充電變得更強勁多元

近距離的無線充電非常方便,但跟我一樣支持綠色環保主義者可能不願意承認這一點,因為與有線的充電器連接相比,無線充電技術的效率不彰。在採用Qi及其它無線充電標準的產品出現在市場上的短短幾年來,已經在消費者採用和功率輸出方面都取得了顯著進步(並帶動充電器及其組成IC和其他建構模組的單位出貨量增加)。以我在2021年拆解的第一代Pixel Stand充電器為例,儘管其10W充電支援僅限於Google自家手機(非“a”Pixel系列),但該指標標誌著對於其5W水平充電墊的大幅升級。Apple最新款iPhone可提供15W充電速度,而Google的新Pixel 6系列聲稱具有高達23W的充電功能。

再生能源補貼政策緊縮

相較於傳統煤炭、天然氣等,熱血的綠色環保主義者期望見到太陽能、風能和其他再生能源的穩步發展,即使面對政府的補貼政策止步。再生能源結合更強大、更具成本效益的電池,以及再生能源的固有可變性(太陽無法持續發光發熱,風也不會隨時都在吹……)才能更有效率地發揮效用。迄今為止,我對電動車(EV)的熱情已逐漸減少了,因為從某種意義上說,EV只是將溫室氣體的來源從排氣管轉移到發電廠。因此,讓發電廠也變得「綠色」,才能感受到我真正的熱情。未來,地球的環境看起來可能會日趨嚴峻,但我們仍有機會加以改善…

以上就是我總結過去一年來的技術亮點。我完全相信您的Top技術列表至少在某些方面可能與我的不同,期待在評論中看到您的提議與評論!

編譯:Susan Hong

(參考原文:A 2021 technology retrospective: Strange days indeed,by John Dunn)

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